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Bild der Woche

Fragile Schönheit

Kieselalge
(Bild: Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf HZDR)

Hinter dem aus winzigen Hohlkugeln bestehenden Gebilde auf unserer Aufnahme steckt eine nur wenige Mikrometer große Kieselalge. Sichtbar wird sie mithilfe eines ganz speziellen Mikroskops.

Die meisten Kieselalgen sind mit einer Größe von rund 50 Mikrometern mikroskopisch klein. Typisch für sie ist eine feste Schale aus Kieselsäure, die schachtelförmig rund, fadenförmig oder elliptisch ausgeprägt sein kann. Ihre Stabilität bekommt diese Schale durch Siliziumdioxid-Kristalle, die unter Mitwirkung eines Peptids kleine kugelige Ansammlungen bilden. Diese Nanosphären geben den Diatomeen-Schalen unter dem Lichtmikroskop ihr „körniges“ Aussehen.

Um jedoch die genaue Struktur der Kieselalgen-Schalen und ihrer Nanosphären zu beleuchten, reichen Lichtmikroskope nicht aus. Und auch im Rasterelektronenmikroskop wird die Feinstruktur dieser Schalen nicht im Detail sichtbar, weil Proben dafür mit Gold oder anderen Edelmetallen beschichtet werden müssen. Das verklebt die winzigen Strukturdetails.

Eine geeignetere Alternative bietet dagegen die Heliumionen-Mikroskopie. Mit ihr wurde auch diese Schale einer kugelförmigen Kieselalge aufgenommen. Für diese Mikroskopie-Technik
werden an der Spitze einer ultrafeinen Wolfram-Nadel Heliumatome ionisiert und von der Nadel wegbeschleunigt. Der Heliumionen-Strahl wird dann gebündelt und auf das zu untersuchende Material gelenkt.

Um damit ein Bild zu erzeugen, werden die Intensitäten des durch die Probe durchgehenden Strahles und des reflektierten Strahles, sowie die Zahl der erzeugten Sekundärelektronen gemessen. Dadurch können Wissenschaftler Oberflächen von nur wenigen Nanometern großen Proben – wie der Kieselalge auf unserer Aufnahme – detailliert und tiefenscharf sichtbar machen.

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„Aufgrund dieser Eigenschaften haben fokussierte Ionenstrahlen ein großes Potential für viele weitere Anwendungen in der Nanotechnologie“, erklärt Gregor Hlawacek vom Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf. „Beispielsweise lassen sich damit im Nanobereich Oberflächen flexibel strukturieren oder lokale Materialeigenschaften gezielt verändern.“

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